3 Schaltungstechnik Teil2

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Ingeborg Adenauer
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1 Zu diesem Buch Dieses Skriptum beschreibt den Transistor im praktischen Einsatz als analoger Verstärker. Beim Leser werden die im ersten Band dargelegten Transistorgrundlagen und mathematische Grundkenntnisse, die elementaren Grundlagen über Gleich- und Wechselstrom sowie der Stoff des zweiten Bandes vorausgesetzt. Aufgrund der sehr ausführlichen Darstellung eignet es sich besonders zum Selbststudium. Durch die zahlreichen Beispiele, denen stets Daten, Diagramme und Kennlinien der Industrie zugrunde liegen, wird der Leser mit den Anwendungen des behandelten Stoffes vertraut gemacht. Viele dieser Beispiele führen zu vollständig dimensionierten charakteristischen Verstärkerschaltungen. Dieses Buch wendet sich an die Studierenden der Elektrotechnik, Regelungstechnik und Physik an Fachhochschulen und Technischen Universitäten sowie an alle Interessenten, die eine breite, praxisnahe Darstellung der Grundlagen bevorzugen.

2 Transistorverstärker 3 Schaltungstechnik Teil2 Von Dr.-Ing. H.-D. Kirschbaum Professor an der Fachhochschule Rheinland-Pfalz Abteilung Koblenz 3., überarbeitete Auflage Mit 91 Bildern, 32 Beispielen und 2 Tabellen Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 1992

3 Dr.-Ing. Hans-Dieter Kirschbaum 1936 geboren in Kehl a.rh. Studium der Elektrotechnik (Studienrichtung Nachrichtentechnik) an der Technischen Hochschule Karlsruhe Dipl.-lng bis 1970 Wissenschaftlicher Assistent am Institut für Hochfrequenztechnik und Hochfrequenzphysik der Technischen Hochschule Karlsruhe. SS 66 und WS 66/67 Lehrbeauftragter für Grundlagen der Elektrotechnik an der Staatlichen Ingenieurschule in Karlsruhe Promotion Dozent für Hochfrequenztechnik an der Staatlichen Ingenieurschule Koblenz mit nachfolgender Berufung zum Professor (1972). Von 1983 bis 1991 Rektor der Fachhochschule in Koblenz. Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Kirschbaum, Hans-Dieter: Transistorverstärker I von H.-D. Kirschbaum. 3. Schaltungstechnik. - Teil 2 : mit 32 Beispielen und 2 Tabellen. - 3., überarb. Aufl (Teubner-Studienskripten ; 76 : Elektrotechnik) ISBN ISBN (ebook) DOI / NE: GT Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlages unzulässig und strafbar. Das gilt besonders für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Springer Fachmedien Wiesbaden 1992 Ursprünglich erschienen bei B.G. Teubner Stuttgart 1992 Gesamtherstellung: Druckhaus Beltz, Hemsbach/Bergstraße Umschlaggestaltung: W. Koch, Sindelfingen

4 Vorwort zur 3.Auflage Dieser dritte Band schließt sich als Ergänzungsteil unmittelbar an den zweiten Band an. Daher wurde- außer bei den Seitenzahlen- die Numerierung der Abschnitte, Bilder, Gleichungen, Beispiele und Tabellen nicht neu begonnen. In mathematisch einfacher, aber exakter Form wird die in den ersten beiden Bänden begonnene Vermittlung der unverzichtbaren Grundkenntnisse über Transistoren fortgesetzt, die für das Verständnis und die Berechnung analoger Verstärker erforderlich sind. Einerseits bleibt aufgrund des stark wachsenden und kurzen Innovationszyklen unterworfenen Stoffgebietes der Elektrotechnik in den Vorlesungen oft zu wenig Zeit, um noch ausführlich auf die diskrete Schaltungstechnik eingehen zu können. Andererseits ermöglicht aber nur das Basiswissen über die mit Einzelbauelementen aufgebauten analogen Verstärkerschaltungen den verständnismäßigen Zugang zu den hochkomplizierten, monolithisch integrierten Schaltungen (IC). Die gründliche Darstellung in drei Bänden gibt hier eine Hilfestellung, weil sie besonders gut zur autodidaktischen Erarbeitung des Grundlagenstoffes geeignet ist. Die Abhandlung beginnt mit der Darstellung, daß in einer Verstärkerschaltung eine Selbsterregung auftreten kann. Anhand exemplarisch ausgewählter Neutralisationsschaltungen wird gezeigt, wie ein absolut stabiler Verstärker aufzubauen ist. Der sich anschließende Teil vermittelt ausführlich die grundlegenden Beziehungen eines Parallelresonanzkreises. Darauf aufbauend werden selektive Verstärker behandelt. In die Selektion wird zunächst mit einem Parallelresonanzkreis eingeführt und über den mehrstufigen Verstärker mit n Parallelresonanzkreisen bis n Bandfilter weiterentwickelt. Ein kurzer Abschnitt erklärt die Grundlagen der automatischen Verstärkungsregelung. Dem Leistungsverstärker ist ein größeres Kapitel gewidmet. Es zeigt, wie man durch relativ einfache Betrachtungen im Kennlinienfeld des Transistors zu brauchbaren Dimensionierungsanweisungen kommt. Das 6. Kapitel erweitert den im zweiten Band für bipolare Transistoren behandelten Stoff auch auf Feldeffekttransistoren: Ersatzschaltbilder, Vierpolparameter, Grundschaltungen, Gegenkopplung, Neutralisation. Das letzte Kapitel

5 6 bietet eine Einführung in das wichtige Thema des Rauschens anhand einfacher mathematischer Zusammenhänge ohne die Heranziehung der Wahrscheinlichkeitsrechnung und der Statistik. Durch die Erstellung des Manuskriptes im Computersatz wurde die Lesbarkeit des Skriptums wesentlich verbessert. Dem Verlag B.G.Teubner danke ich für die gute Zusammenarbeit. Besonderen Dank schulde ich meiner Frau für ihren Einsatz bei der Textverarbeitung und meinem Sohn Andreas für den Fleiß und die Sorgfalt bei der Satzerstellung mit dem Computer. Koblenz, im Januar 1992 H.-D.Kirschbaum

6 Inhalt 4.8. Stabilitätsbedingung für Transistorverstärker Neutralisation Selektive Verstärker Einleitung Grundlegende Beziehungen des Parallelresonanzkreises Zweistufiger Verstärker mit einem Parallelresonanzkreis Zweistufiger Verstärker mit zwei Parallelresonanzkreisen Mehrstufiger Verstärker mit n Parallelresonanzkreisen Auf die Bandmitte abgestimmte Einzelkreise Gegeneinander verstimmte Einzelkreise Verstärker mit zweikreisigen Bandfiltern Automatische Verstärkungsregelung Großsignalbetrieb I Leistungsverstärker Allgemeines Forderungen an einen Großsignalverstärker Betriebsart Stromflußwinkel A-Betrieb B-Betrieb C-Betrieb I Sendeverstärker Verzerrungen und Klirrfaktor Feldeffekttransistoren Ersatzschaltbilder des FET Vierpolparameter des FET Eigenschaften der Grundschaltungen Source-Schaltung Drain-Schaltung oder Sourcefolger Gate-Schaltung

7 8 7. Rauschen Literaturverzeichnis Liste der wichtigsten Formelzeichen Sachregister

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